摘 要:预测心智主张大脑是一台预测机器,用有层级的感觉推理和主动推理来减少预测误差。这一理论强调认知的实践优先性,掀起了认知科学和心灵哲学内部的“哥白尼式的革命”。预测心智的认知观与杜威的认识论有共通之处。杜威将实验探究视为认识的本质,蕴含了知行合一、行动优先之旨。杜威的实验探究认识论在三个方面与预测心智相契合。首先,探究是一种预测误差最小化,其形式是主动推理。其次,具有操作本性的观念对应于数字化概率的假设。最后,在康德的意义上,由探究后果建构的认识对象对应于先验概率。由这三个相似点出发,能更好理解二者对知行优先性的处理:二者都将知识和行动看作实现善果的手段。阐明预测心智和杜威认识论的联系,有助于发掘古典实用主义思想在当代心灵哲学中的价值,推进知行哲学的研究。
关键词:预测心智;杜威;实验探究;行动;不确定性
作者叶菲楠,华东师范大学哲学系硕士研究生(上海200062)。
预测心智(predictive mind)是一种用于统一描述感知、行动、认知、注意及其相互关系的计算原理框架,它本身并不是关于大脑神经过程基底机制的直接理论,但是对于理解大脑如何实现预测性加工提供了有效的认识工具,为心智和认知的理论与神经、生理层面的实证工作建立了新的概念桥梁。在预测心智的模型解释下,大脑就是预测机器,它在不停地寻求将传入的感觉输入与内部生成的基于预测模型的输入预测进行匹配。预测加工模型结合贝叶斯推理与自由能原理(free-energy principle)对理解心智和生命的本质产生了重要影响,因而在最近心理学、行为科学、神经科学和哲学等学科的研究中受到了极大的关注。2013年,当代著名的哲学家和认知科学家安迪·克拉克(Andy Clark)在《行为与脑科学》杂志上发表长文宣告“‘预测加工和预测的脑’是认知科学下一步将迎来的新范式和统一纲领”,这一断言极大增强了心智哲学家和认知科学家对这一问题的兴趣,激发了涉及多个学科的广泛的交叉研究。
该理论颠覆传统的笛卡尔式“心灵—世界”的表征模式,将大脑看作主动推理的层级预测机器,自上而下地对外来感觉输入进行预测,以实现误差最小化。预测模型深刻挑战和修正了传统“感知—认知—行动”三明治式的认知架构,取而代之的是“大脑—身体—环境—感觉系统—行(运)动系统”动态交互的新认知图景,预测是在这种动态交互的认知回路中全局发生的。预测加工模型将行动导向置于心智与认知的优先地位,这与杜威以来的认知实用主义思想一脉相承。这正是怀尔论述的认知实用主义的核心特征。认知实用主义转向受到了古典实用主义的深刻影响,比如,美国实用主义者(詹姆士和杜威)早就给出了具身性观念的认识论雏形。而后认知科学中的具身性纲领则促进了认知实用主义对传统认知主义的取代,通过重视身体/行动在认知中的作用,来摒弃客观主义认识论。以认知实用主义转向为中介,我们能够一窥古典实用主义对预测心智的相通之处和潜在影响。将预测心智这一认知科学的理论与杜威的认识论联系起来考察,把握它与古典实用主义的关联有助于我们深刻理解知行哲学中的重要议题,也启发我们应对充满风险和不确定的现代信息社会。
具体来说,在知行关系方面,预测心智与实用主义认识论都从不同角度强调了知识与行动的统一。在心智的生命观方面,实用主义和预测心智也是一脉相承的。以杜威为代表的实用主义中蕴含的基于表征的行动策略是为了维持生命的安康,而预测心智中内在表征的预测误差也是为了更新生物体内的信息以便个体更好地适应环境。两个方面结合来看,预测心智无论是在内部机制还是外部目的上都有与实用主义相通的地方。
一、预测心智的基础
我们只可能在某种程度上理解世界的不确定性,但永远无法完全笃定。无论我们是在预测掷硬币的结果还是明天下雨的可能性,当我们的大脑试图猜测接下来会发生什么时,我们都依赖于不同类型的推理形式。预测心智或预测加工模型(predictive processing,下文有时称为P理论)受到19世纪亥姆霍兹(Hermann von Helmholtz)对于感知觉无意识推理形式的启发,经过30年的发展,由认知科学家弗里斯顿(Karl Friston)、弗里斯(Chris Frith)、霍伊(John Hohwy)以及克拉克等学者完善壮大。其基本观点是:大脑如同一个预测机器,先是自上而下地对知觉信号进行预测,再将预测的信号与接收到的真实信号比对。若是发现误差,就修改原先的预测或是改变客观世界以减少误差。前者叫作感觉推理,先根据以往经验产生一个假设,再将该假设与真实感觉输入比对,修正原有假设,使之愈发精确,也就是更改内部模型来适应感觉输入。后者叫作主动推理,以相反的方向进行。它通过更改感觉输入来适应内部模型,即更改身体位置或改变客观世界来印证原有的假设。霍伊认为,这二者的本质都是预测误差最小化的结果,感知和行动只是对同一件事的不同方式。
该模型的创新之处在于,大脑不再如传统计算表征主义认识论假设的那样,是一个被动接受外在感觉输入的“表征之镜”,而是一个时刻进行主动预测和推理的机器。从预测加工模型颠倒了主体和世界的认识关系的意义上看,它可谓认知科学上的“哥白尼式的革命”,其理论渊源可追溯到康德。因为康德认为,不是我们的观念去符合认识对象,而是认识对象符合我们的观念。我们将自己的先天直观形式和知性范畴加之于感性杂多,才产生了知识。在预测心智中,这里的先天直观形式对应的是大脑产生的先验概率。但先天直观形式和先验概率的差异在于,后者是由过去的重复经验产生的可能性概率。它只不过是我们早期大脑对外部世界的取样(sample)而形成的信念而已。
在克拉克看来,先验概率依靠精确性评估(precision estimation)而产生。精确性评估是大脑选择初始信念的过程,它们决定了分配给处理层级中的特定预测和未来感觉信号的权重,这些权重反映了不同生成模型和感官输入的信赖度。也就是说,大脑根据不同信念的精确度对它们进行二次评估,从中筛选出更高级的信念。一个信念只有能够减少预测误差,才能被大脑选择为初始信念。信赖度越高,则该信念成为初始信念的概率越大。在这种层级系统中,不同的信念产生、消失、重组,从而进入我们的观念。克拉克的激进P理论认为,保守的P理论错误地把认知描述为用神经编码对客观现实进行重建的过程。这样的话,就像把外在世界“扔掉”(throw away)了,主体认识到的不是外在的世界,而是自己大脑中的模型。世界就是为主体量身定做的世界。而激进的P理论强调,大脑是精确度减去复杂度的过程。也就是说,认知和行动都遵循节约的原则,尽量增大精确度,减少复杂度。只有这样,才能让大脑以最小的努力达到最大的效果。
总之,预测心智将预测作为抵抗不确定的方式。用克拉克的话说,“走到不确定性前面驾驭它”。它把大脑当作行动导向的联结身体和世界的机器,它的重要手段——主动推理就是行动的形式。这一点与倡导行动优先性的实用主义产生了共鸣。在阐述预测心智与杜威的认识论的理论联系之前,有两点需要注意:首先,目前预测心智内部仍有许多待争议之处,本文仅关注霍伊和克拉克的最经典意义上的预测心智论述;其次,预测心智是在亚人格层面(以神经生物学技术和认知科学实证研究为基础)的大脑模型,不可避免地与哲学意义上的讨论产生裂隙。因此,本文更多聚焦于其哲学义理的阐发,尤其是二者在知行关系方面的联系。
二、预测心智和杜威认识论的联系
上文对预测心智的概述勾画了一个以预测误差最小化为目标的大脑模型,而杜威的认识论也以解决不确定情境的问题为目标。杜威的认识论以知行合一为基本特点,以实验探究为核心,以服务生命为宗旨,勾画出了一个主体和环境互动的彻底经验主义的图景。所以,下文有时将其称为“实验探究认识论”,以凸显此特点。
在《确定性的追求》中,杜威指出,实验探究有三个基本特征:
1.实验包含外在行动,明确地改变环境或我们和环境的关系;
2.实验不是任意的活动,而是受观念的指导,观念必须满足引发问题的需要;
3.探究的后果构成了知识的对象。
这三大特征分别从不同方面表明了知行关系,并且每一个特征都与预测心智中的一个侧面相对应。
首先,探究是一种预测误差最小化,其形式是主动推理。实验探究的第一个特征表明,每一个实验探究中都包含了外在行动。简单地说,当我们试图去认识或理解某一未知的对象时,先是通过外在的行动促使它发生变化。比如,在墙上看到一个黑色的斑点时,我们会走近了看,用手摸、拍击,用尺子丈量,使这个斑点呈现不同的性质,以便更好地被我们认识。这种由行而知的原则体现了知行合一之旨。
阐明该特点的意义,还要从杜威对不确定性的论述入手。杜威提出,人寻求安全以消除不确定性有两种方式:(1)在感情和观念上改变自我,顺从决定其命运的各种力量,借此获得安全感;(2)发明各种技艺,通过行动来改造世界,利用自然的力量为自己构筑安全的堡垒。前者是沉思传统的领域,即从宗教、哲学等理论中寻找确定性,该传统源于亚里士多德将理论知识置于实践知识和创制知识之上的做法。在杜威看来,从古至今对确定性的追求就来自第一种方式,即推崇沉思、贬低实践的地位。后者是实验探究认识论的领域,即通过行动将不确定转化为确定的情境。
为了颠覆沉思传统,杜威提出了行动的重要性:“我们不得不说:行动,但须冒着危险行动。关于所作行动的判断和信仰都不能超过不确定的概率。”沉思传统试图在理论中寻求安全感,自以为构筑了形而上学的本质世界就可以一劳永逸。然而,真正存在的只有变动不居的自然世界,只有不断行动才能抵抗不确定性。
预测心智认为,大脑所做的一切就是预测误差最小化(Prediction Error Minimization,PEM)。所谓预测误差,即输入减去预测的结果,它可以用来衡量不确定性。预测误差越大,不确定性越大。如前所述,PEM有两种实现的方式:感觉推理和主动推理。前者是用外部输入来改变内部模型,后者则反其道而行之,使外部输入适应内部模型。粗略地说,感觉推理在改变自身以适应外部世界的意义上,对应着沉思传统;主动推理在改变外部世界以适应自身的意义上,对应着实验探究。主动推理就是行动的形式——要么改变身体位置,要么改变世界中的客观事物。比如,当我的笔突然写不出字时,我既可以用感觉推理(产生“笔坏了”的想法),也可以用主动推理(甩几下笔、在纸上乱画、换一支笔)来应对这一情境,减少预测误差(恢复笔的写字功能)。霍伊认为,感觉推理是无力的,只有行动者的能动性(agency)才能彻底消除惊讶。主动推理承担了切实探索世界的任务,用高效的行动来消除不确定性。至此,我们已经看到了探究和主动推理的第一个相似之处:二者都是用行动来应对变化的情境。并且,由二者的定义,我们发现实验探究本身就是一种预测误差最小化,探究通过行动来改变世界,以求达到主体和环境更和谐的状态。
探究和主动推理的另一相似之处在于,二者都高度依赖不确定性。主动推理运作的具体过程是这样的:感觉推理先根据外部输入确定一个最精确的假设,主动推理再用行动来验证这个假设。所以,它要依赖后验概率最高的假设,即最优假设。同时,不确定性正是筛选最优假设的条件。随着时间流逝和环境变化,最优假设就被筛选出来了。可见,不确定性是主动推理的必要条件。探究也有赖于不确定性或变化的情境。杜威认为,“科学的态度是一种对变化发生兴趣,而不是对隔绝、完备的固定物发生兴趣的态度;这种态度必然对问题是十分敏感的;每一个新的问题就是进一步引起实验探究的一个机会。”不确定性引起的问题正是探究的素材,正是这些不断产生的问题推动探索,使我们找到问题之间的联系。探究是一种科学的态度,科学不企图描述不变的对象,而是致力于发现变化的世界。这是一种实践的知识,“实践知识是一种行动的方式,而且是发生在一定的时间、空间和条件之下,与一定的问题联系着的。”实践离不开形成问题的情境,因为知识本身就是与行动密切关联,要通过行动来获取的。所以,探究依赖不确定性产生的问题,由此产生的实践知识又反过来指导行动。
其次,具有操作本性的观念对应于数字化概率(statistical probability)的假设。实验探究的第二个特征表明,实验受观念的指导,观念必须满足问题的需要。杜威的观念的含义与传统意义不同,传统认为观念是柏拉图式静观、内在的恒定客体,杜威则指出观念的本性是操作。“如果我们按照实验的模型来构成我们的认识论,我们就会发现认识是一种操作日常经验事物的方式。”这意味着,要想认识一件事物,就得对其实施某些操作,比如看、摸、闻、丈量等。观念不是在头脑中恒然不变的对象(object),而是实验性的素材(data)。杜威区分了对象和素材。对象是“最后的东西;它们是完备的、已完成的,思考它们只是对它们加以界说、分类、进行逻辑上的安排,进行三段论式的推论等”,也就是沉思传统中不变的本质。素材是“运用的材料,它们是征兆、证据、标志,某些尚未达到的事物的线索;它们是中间的而不是最后的,是手段而不是终极的事物”,也就是工具性的符号,是为探究的结果服务的。
杜威的“观念”与预测心智中的“假设”(hypothesis)概念遥相呼应。预测心智实质上是贝叶斯的认识论,也就是基于概率的推理,指导我们该如何感知和行动。它认为大脑中的神经机制会无意识地实施贝叶斯公式,即后验概率等于先验概率乘以观察,一切决策都是根据先验概率和后天观察的推理作出的。概率在语义层面上的表述就是假设,假设是对一个问题的可能性解释(probability)。比如,当门发出了响声,我们可以猜测有很多原因导致了该响声。要么是邻居小孩恶作剧,要么是树叶被风吹得沙沙响,要么是一个钢琴家在弹奏《月光》。这些可能性都是假设,但其中有些显然不符合常识(即先验概率)——比如钢琴家在门外弹琴。在成千上万的假设中,我们要从中筛选出精确性最高的假设(后验概率),来指导我们的行动。先验概率不是大脑本来就有的,而是我们早期在世界中通过行动去取样而产生的。由此看出,假设是大脑从过去的经验中筛选出的各种可能性,而这些经验的来源就是行动或操作。因此,我们说具有操作本性的观念对应于数字化概率的假设,就是在强调杜威的观念和预测心智中的假说的理论共通性。二者都基于行动,是一种工具性的手段,服务于减少不确定性的目的。
最后,在康德的意义上,由探究后果建构的认识对象是预测心智中的先验概率。之所以强调康德,是因为无论是杜威的实验探究认识论,还是预测心智模型,都与康德的先验唯心论有千丝万缕的联系。康德在《纯粹理性批判》中提出,不是让认识内容符合认识对象,而是让认识对象符合认识内容,从而实现了“哥白尼式的革命”。这是一种用先天直观形式和知性范畴自上而下地统摄感性经验杂多的方式。
新康德主义者、预测心智的理论先驱——亥姆霍兹(Hermann von Helmholtz)第一次提出了“大脑是个预测机”的概念。他认为,只有当我们询问(query)自然时,它才会回答我们,这是基于我们先验学习的无意识的感觉推理。一方面,这里的“先验学习”演化成了后来霍伊和克拉克等人提出的“先验概率”,也就是大脑根据以往的经验筛选出的最有可能的假设。另一方面,继承了亥姆霍兹思想遗产的预测心智拥护者们也将大脑看作法庭。相类似地,杜威的实验探究认识论也主张,认识对象是被建构的,而不是先在的。被建构的认识对象“把判断的标准从依据前件转变为依据后果,从无生气地依赖于过去转变为有意识地创造未来。”探索结束后的认识对象只是认识的起点,而不是终点。因为认识的结果又构成了新的情境,而这些情境中对象之间彼此产生了不同的关系。这又引发新一轮的“问题—探索”循环,将自然变为更好地满足我们需要的东西,类似于康德意义上的“人为自然立法”。也就是说,现象本身不具有普遍必然的规律,是人的知性范畴对其进行综合,才产生了自然法则。
但二者与康德的先验唯心论都有差异,这体现在它们都具有偶然性和公开性。康德预设了认识对象是永恒不变的,是精神(先验统觉的综合统一)作用的结果。首先,在实验探究中,知识对象是由外在、公开的行动产生的后果所建构起来的。探索的一切行动都是可检验、可重复的,例如科学实验。其次,预测心智也认为,在预测误差最小化的基础上大脑的预测是不断发展、时刻处于变化之中的。
总之,预测心智分别用三个概念对应杜威的实验探究认识论的三个特点:主动推理、假设、先验概率。首先,主动推理是行动的形式,它的目的是减少预测误差。探究也同样由行动构成,为的是帮助人更好应对不确定性。而不确定性体现为预测误差,所以探究就是预测误差最小化的行动,也就是主动推理。其次,探究需要观念的指导,观念的本性是操作的。假设的本质是数字化概率,概率意味着从无穷的经验中筛选出来,也是与行动密切相关的。因此,具有操作本性的观念对应于数字化概率的假设。最后,在康德的意义上,无论是杜威的实验探究认识论还是预测心智都颠倒了传统的认识对象和认识内容的关系。探究建构了认识对象,其结果是认识的起点。这对应预测心智中的先验概率,它是基于前期行动的取样得出的概率,再运用到检验后的感觉输入上。
三、知行何为先?杜威认识论和预测心智的共鸣
上述对预测心智和杜威认识论内部机制关联的阐明,有助于理解二者在知行优先性问题上的相似性。在知识和行动的优先次序上,杜威的工具主义的实用主义并不是简单颠倒知识和行动的关系,而是将二者都视作实现目的的手段。与之类似,预测心智认为,感觉推理和主动推理只是预测误差最小化的不同过程,二者对于认知和行动都是必不可缺的。当然,预测心智本身并不是一种直接的知识论理论,但其为一种行动优先的知识规范理论提供了认知机制的说明。
作为实用主义的集大成者,杜威的彻底经验主义贯彻了知行合一,将经验看作环境和生命体的互动和刺激。在他的实验探究认识论中,探究从行动中来,依赖于观念的指导,其后果又成为认识的起点。在杜威看来,实验探究认识论之所以可以替代沉思传统,是因为实验探究将认识对象看作人与自然交互作用的结果。所以,只有在行动中不断探索,才能破除旁观者式的认识论。不确定性展现了世界中的问题,问题是探索的起点,探索使我们更好地处理世界上不确定的情境。杜威反对一个形而上的先验世界,也由此反对笛卡尔式表征式的认知。他的“观念”是操作性的。虽然“通过实际控制所获得的安全远较理论上的确定性更为珍贵。但是这并不意味着说,动作好于知识和高于知识,而实践内在地优越于思维。知识与实践之间经常地和有效地相互作用,跟推崇活动本身是完全不同的。”这就是说,行动受到知识的指导,二者是相互有效利用的。杜威直接地表达了简单颠倒二者关系的错误:“在反对为了推崇冥思的知识而轻视实践这种存在已久的思想的过程中,有一种倾向把事情简单地颠倒一下。但是实用主义的工具主义的实质是要把知识与实践两者都视为在经验存在中获得善果(即各种优越的结果)的手段。”无论是知识还是行动,都服务于维系生存进化的目的,因此不能简单地厚此薄彼。
同样地,在预测心智的框架中,感觉推理和主动推理是预测误差最小化过程的一体两面。前文提及,在广泛的意义上,感觉推理在改变自身以适应外部世界的意义上,对应着沉思传统;主动推理在改变外部世界以适应自身的意义上,对应着实验探究。二者不是非此即彼的关系,而是互相协作的关系。具体过程为:感觉推理基于内部模型,先确定一个最精确的假设,主动推理再用行动来验证这个假设。虽然前者在改变世界的角度上是无力的,但是它也有效地指导了行动。在预测心智的层级感觉推理中,大脑先自上而下地产生一个先验概率,即知识或观念。再自下而上地用外来感觉输入与之相匹配,不断筛选出最优假设。如果无法达到最优假设,便要采取行动来改变外来感觉输入,使事物能够被我们所认识。
因此,无论是杜威的认识论,还是预测心智,都没有简单地崇尚行动而贬低知识,而是将二者纳入获得善果的目的之下,使其发挥不同的功能。从《确定性的追求》到《驾驭不确定性》,杜威的认识论和预测心智理论在知行哲学中展现出了紧密的关联性。二者在三个侧面上有共同点:首先,探究是一种预测误差最小化,其形式是主动推理;其次,具有操作本性的观念对应于数字化概率的假设;最后,在康德的意义上,由探究后果建构的认识对象对应于先验概率。从这三个相似点出发,能更好理解二者对知行优先性的处理:二者都将知识和行动看作实现善果的手段。虽然亚人格层面的神经生物学的大脑模型能否与人格层面的哲学理论兼容,还是有待商榷的问题,但是,预测心智无疑是用更精确的模型来阐释哲学中未被充分讨论的知行问题,能够补充古典实用主义思想的阐发。找出二者的关联,可以推进认知科学、认识论、心灵哲学的合流和协作,为意识、自我、知行等哲学议题开辟更广阔的前景。
(本文注释内容略)
原文责任编辑:王志强
扫码在手机上查看